20.能源是制約國家發(fā)展進(jìn)程的因素之一.甲醇、二甲醚等被稱為2 1世紀(jì)的綠色能源,工業(yè)上利用天然氣為主要原料與二氧化碳、水蒸氣在一定條件下制備合成氣(CO、H
2),再制成甲醇、二甲醚.
(1)工業(yè)上,可以分離合成氣中的氫氣,用于合成氨,常用醋酸二氨合亞銅
[Cu(NH
3)
2]AC溶液(AC=CH
3COO
-)來吸收合成氣中的一氧化碳,其反應(yīng)原理為:
[Cu(NH
3)
2]AC(aq)+CO(g)+NH
3(g)?[Cu(NH
3)
3]AC•CO(aq)△H<0
常壓下,將吸收一氧化碳的溶液處理重新獲得[Cu(NH
3)
2]AC溶液的措施是加熱;
(2)工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇:
反應(yīng)a:CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)△H=-49.5kJ•mol
-1反應(yīng)b:CO (g)+2H
2(g)?CH
3OH(g)△H=-91.8kJ•mol
-1①對于反應(yīng)a,某溫度下,將4.0mol CO
2(g)和12.0mol H
2(g)充入容積為2L的密閉容器中,反應(yīng)到達(dá)平衡時,測得甲醇蒸氣的體積分?jǐn)?shù)為30%,則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為1.33;
②對于反應(yīng)b,某科研人員為研究H
2和CO合成CH
3OH的最佳起始組成比n(H
2):n(CO),在l L恒容密閉容器中通入H
2與CO的混合氣(CO的投入量均為1mol),分別在230°C、250°C和270°C進(jìn)行實驗,測得結(jié)果如圖,則230℃時的實驗結(jié)果所對應(yīng)的曲線是X(填字母);理由是當(dāng)投入H
2的物質(zhì)的量相等時,從X到Z,CO的轉(zhuǎn)化率在減小,說明反應(yīng)逆向移動,而逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng),需升高溫度才能實現(xiàn),故230°C為X.
(3)CO可以合成二甲醚,二甲醚可以作為燃料電池的原料,化學(xué)反應(yīng)原理為:
CO(g)+4H
2(g)?CH
3OCH
3(g)+H
2O(g)△H<0
①在恒容密閉容器里按體積比為1:4充入一氧化碳和氫氣,一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài).當(dāng)改變反應(yīng)的某一個條件后,下列變化能說明平衡一定向正反應(yīng)方向移動的是BD;
A.逆反應(yīng)速率先增大后減小 C.反應(yīng)物的體積百分含量減小
B.正反應(yīng)速率先增大后減小D.化學(xué)平衡常數(shù)K值增大
②寫出二甲醚堿性燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式CH
3OCH
3-12e
-+16OH
-═2CO
32-+11H
2O;
③己知參與電極反應(yīng)的電極材料單位質(zhì)量放出電能的大小稱為該電池的比能量.關(guān)于二甲醚堿性燃料電池與乙醇堿性燃料電池,下列說法正確的是C(填字母)
A.兩種燃料互為同分異構(gòu)體,分子式和摩爾質(zhì)量相同,比能量相同
B.兩種燃料所含共價鍵數(shù)目相同,斷鍵時所需能量相同,比能量相同
C.兩種燃料所含共價鍵類型不同,斷鍵時所需能量不同,比能量不同
(4)已知l g二甲醚氣體完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量為31.63kJ,請寫出表示二甲醚燃燒熱的熱化學(xué)方程式CH
3OCH
3(g)+3O
2(g)═2CO
2(g)+3H
2O(l)△H=-1454.98kJ/mol.